Fázový diagram. Trojný bod

Graf 13

Fázovým diagramem rozumíme diagram znázorňující rovnovážné stavy jednotlivých fází nebo stavy koexistence několika fází.

Křivka vypařování v (křivka tlaku sytých par) začíná v tomto diagramu bodem teploty tuhnutí T a končí kritickým bodem K.

Křivka sublimační s udává stav rovnováhy mezi fází pevnou a plynnou, křivka vypařování stav rovnováhy mezi fází kapalnou a plynnou.

Existuje konečně křivka tání t, která udává stav rovnováhy mezi fází pevnou a kapalnou. Udává závislost teploty tání na tlaku.

Těmito křivkami je rovina diagramu rozdělena na tři části. Část 1 odpovídá skupenství plynnému, část 2 kapalnému a část 3 pevnému.

Z fázového diagramu můžeme vyčíst změny skupenství probíhající při změně teploty a tlaku.

Všechny tři křivky se protínají v bodě T , který se nazývá trojný bod (trojbod). Při teplotě a tlaku odpovídající tomuto bodu jsou všechny tři fáze (skupenství) v rovnováze, mohou existovat současně, takže se přitom jejich množství nemění. Pro vodu je trojný bod dán hodnotami p = 615,3 Pa, t = 0,01°C. To znamená, že při teplotě 0,01°C mohou existovat v uzavřené nádobě led, voda a vodní pára, jejíž tlak je p = 615,3 Pa.

Dále je vidět, že lze převést pevnou látku přímo v látku plynnou buď izotermickým snižováním tlaku, nebo izobarickým zahříváním; v druhém případě musí být tlak nižší, než je tlak v trojném bodě. Je-li tlak vyšší, pak při izobarickém zahřívání látka nejdříve zkapalní, pak se mění v sytou páru a nakonec v přehřátou páru.

Průběh křivky tání v grafu 13 ukazuje, že se zde s rostoucím tlakem teplota tání zvyšuje. To odpovídá látkám, které při tání objem zvětšují (např. CO₂). Čárkovaná křivka a v grafu 13 odpovídá přechlazené kapalině, obdobná křivka b přehřáté látce pevné. Oba stavy jsou ovšem metastabilní.

Graf 14

Všimněme si nejdříve fázového diagramu vody (graf 14). Uvažujme např. stav, který je dán ve fázovém diagramu bodem A. Látka je ve stavu plynném. Zahříváme-li ji při stálém tlaku, zůstává stále v plynném stavu. Stlačujme ji izotermicky. V bodě B začne plyn tuhnout (bez kapalnění) až ztuhne všechen. Při dalším zvyšování tlaku zůstane látka chovající se podle diagramu trvale pevnou. Látka chovající se podle grafu 13 může nad bodem C kondenzovat.

Graf 15

Nyní si všimněme ještě fázového diagramu oxidu uhličitého CO₂(graf 15). Za pokojové teploty a normálního tlaku může existovat jen ve stavu plynném (bod A v grafu 15). Jestliže jej izobaricky ochlazujeme, nezkondenzuje ani při sebenižší teplotě, nýbrž se mění přímo v pevnou látku (stav B a vlevo od něho). Jestliže jej stlačujeme izotermicky, začne kondenzovat (stav C).

Pokračovat

Obsah

Úvodní rozdělení